Một thỏi nước đá có khối lượng 400g, nhiệt độ -10oC. Biết nhiệt dung riêng của nước đá là 1800J/kg.K, của nước là 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước là 34.104J/kg, nhiệt hóa hơi của nước là 23.105J/kg.
a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để thỏi nước đã chuyển hóa hoàn toàn thành hơi nước 100oC.
b) Nếu bỏ thỏi nước đá vào một cái xô nhôm chữa nước cùng có nhiệt độ 20oC. Sau khi cân bằng nhiệt thì trong xô còn lại một cục nước đá có khối lượng 100g. Tính khối lượng nước có trong xô lúc đầu, khối lượng của xô là 100g, nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K
a) Nhiệt lượng cần cung cấp để khối đá tăng từ t1 = -10oC đến t2 = 0 oC là:
gọi c1 là ndung riêng của nước đá ; c2 là ndung riêng của nước
m = 400g = 0,4 kg là khối lượng của khối đá
Nhiệt lượng cần cung cấp để đá tăng nhiệt độ
Q1 = m.c1.(t2 - t1) = 0,4.1800.(0 - (-10)) = 7200 (J)
Nhiệt lượng cần cung cấp để lượng đá ấy tan thành nước ở 0oC là:
Q2 = m\(\lambda\)= 0,4.34.104 = 136000 (J)
Nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá ở t3=0o C nóng đến t4 = 100oC là:
Q3 = m.c.( t4 - t3 ) = 0,4.4200.100=168000(J)
Nhiệt lượng để lượng nước ở 100o C hóa hơi hết là;
Q4 = m.L = 0,4.23.105 = 920000 (J)
Tổng nhiệt lượng cần cung cấp để 400g nước đá hóa thành hơi nước 100oC là:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 7200 + 136000 + 168000 + 920000 = 1231200 (J)
b) vì sau khi cân bằng thì còn lại 100g cục nước đá nên nhiệt độ cân bằng của hệ là 0oC và có 300g cục nước đá đã tan hoàn toàn thành nước đá ở 0oC
m2 = 300g = 0,3 (kg)
Nhiệt lượng cần thu để 0,3 kg cục nước ở 0oc đá tan hoàn toàn thành nước đá ở 0oC là:
Q5 = m2. \(\lambda\) = 0,3.34.104 = 102000 (J)
Tổng nhiệt lượng cục nước đá đã thu vào là:
Qthu = Q1 + Q5 = 7200 + 102000= 109200 (J)
Ta có Qthu = Qtoa =109200 J
mnhom = 100g = 0,1 kg
mà Qtoa = (mnhom.cnhom + mnuoc.cnuoc)(tnuoc - t2)
109200 = (0,1.880 + mnuoc.4200)(20-0)
109200 = (88 + 4200mnuoc).20
mnuoc = 1,28kg
